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16三角函数★★★★☆
已知函数 f(x)=2sin⁡x+sin⁡2xf(x)=2\sin x+\sin2x,则 f(x)f(x) 的最小值是______.

2018 · 全国 · 一卷 · 理 · 第 16 题 · 填空题

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15不等式★★★★☆
若不等式 4−x2⩽k(x+1)\sqrt{4-x^{2}} \leqslant k(x+1) 的解集为区间 [a,b][a,b],且 b−a=1b-a = 1,则 k=‾k =\underline{\hspace{2em}}.
\begin{solution} 根式有意义要求 −2⩽x⩽2-2\leqslant x\leqslant2. 若 k>0k>0,当 x⩽−1x\leqslant-1 时右端不为正而左端非负,只有可能在 x=−2x=-2 时成立,但此时右端为 −k<0-k<0,仍不成立,所以解集包含于 (−1,2](-1,2]. 又 x=2x=2 对任意 k>0k>0 都满足不等式,故解集若为 [a,b][a,b],必有 b=2b=2. 由 b−a=1b-a=1,得到 a=1a=1. 因为 11 是定义域内部的解集端点,连续函数两边的符号必须在此处改变,故在 x=1x=1 处取等号: 4−1=k(1+1)\sqrt{4-1}=k(1+1),从而 k=32k=\frac{\sqrt{3}}{2}.
反向验证:当 k=32k=\frac{\sqrt{3}}{2} 时,解集必须满足 x>−1x>-1,且平方等价于 4−x2⩽34(x+1)24-x^{2}\leqslant\frac34(x+1)^{2},即 7x2+6x−13⩾07x^{2}+6x-13\geqslant0,也就是 (7x+13)(x−1)⩾0(7x+13)(x-1)\geqslant0. 与 (−1,2](-1,2] 取交集,解集恰为 [1,2][1,2],长度为 11.
若 k=0k=0,不等式只在 x=−2x=-2 或 x=2x=2 时成立,解集不是区间. 若 k<0k<0,成立时必须有 x<−1x<-1,且 −2-2 属于解集而 −1-1 不属于解集;若解集是长度为 11 的闭区间,就只能是 [−2,−1][-2,-1],矛盾. 因而 k=32k=\frac{\sqrt{3}}{2}. \end{solution}

2009 · 江西 · 文 · 第 15 题 · 填空题

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16解析几何★★★★☆
设直线系 M:xcos⁡θ+(y−2)sin⁡θ=1M: x \cos \theta + (y - 2) \sin \theta = 1(0⩽θ⩽2π0 \leqslant \theta \leqslant 2\pi),对于下列四个命题:
① 存在一个圆与所有直线相交; ② 存在一个圆与所有直线不相交; ③ 存在一个圆与所有直线相切; ④ MM 中的直线所能围成的正三角形面积都相等.
其中真命题的代号是______. (写出所有真命题的代号)
\begin{solution} 将直线写成 xcos⁡θ+(y−2)sin⁡θ=1x\cos\theta+(y-2)\sin\theta=1. 点 P(0,2)P(0,2) 到任一直线的距离为 ∣0−1∣cos⁡2θ+sin⁡2θ=1\frac{|0-1|}{\sqrt{\cos^{2}\theta+\sin^{2}\theta}}=1,所以 MM 中的所有直线都是圆 C:x2+(y−2)2=1C:x^{2}+(y-2)^{2}=1 的切线.
半径大于 11 且圆心为 PP 的圆与所有这些直线相交,半径小于 11 且圆心为 PP 的圆与所有这些直线均不相交,圆 CC 与所有这些直线相切,因此 A、B、C 都是真命题.
D 不成立. 例如取 θ=0\theta=0,2π3\frac{2\pi}{3},4π3\frac{4\pi}{3},所得正三角形的内切圆为 CC,内切半径为 11,面积为 333\sqrt{3}. 再取 θ=0\theta=0,π3\frac{\pi}{3},5π3\frac{5\pi}{3},令 u=xu=x,v=y−2v=y-2,三条直线为 u=1u=1、12u+32v=1\frac12u+\frac{\sqrt3}{2}v=1、12u−32v=1\frac12u-\frac{\sqrt3}{2}v=1. 它们的三个交点为 (2,0)(2,0)、(1,13)(1,\frac1{\sqrt3})、(1,−13)(1,-\frac1{\sqrt3}),故所得正三角形边长为 23\frac{2}{\sqrt3},面积为 33\frac{\sqrt3}{3}. 两个面积不相等,故真命题的代号为 ABC. \end{solution}

2009 · 江西 · 文 · 第 16 题 · 填空题

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16立体几何初步★★★★☆
如图,正方体 ABCD−A1B1C1D1ABCD-A_{1}B_{1}C_{1}D_{1} 的棱长为 11,过点 AA 作平面 A1BDA_{1}BD 的垂线,垂足为点 HH. 有下列四个命题:
① 点 HH 是 △A1BD\triangle A_{1}BD 的垂心; ② AH⊥AH \perp 平面 CB1D1CB_{1}D_{1}; ③ 二面角 C−B1D1−C1C - B_{1}D_{1} - C_{1} 的正切值为 2\sqrt{2}; ④ 点 HH 到平面 A1B1C1D1A_{1}B_{1}C_{1}D_{1} 的距离为 34\frac{3}{4}.
其中真命题的代号是______.(写出所有真命题的代号)
\begin{answer} A、B、C \end{answer}
\begin{solution} 建立空间直角坐标系,取 A1(0,0,0)A_1(0,0,0),B1(1,0,0)B_1(1,0,0),C1(1,1,0)C_1(1,1,0),D1(0,1,0)D_1(0,1,0) 并令 A(0,0,1)A(0,0,1),B(1,0,1)B(1,0,1),C(1,1,1)C(1,1,1),D(0,1,1)D(0,1,1). 平面 A1BDA_1BD 的方程为 z=x+yz=x+y,其一个法向量为 (−1,−1,1)(-1,-1,1). 从点 AA 向该平面作垂线,垂足为
H=A−1(−1)2+(−1)2+12(−1,−1,1)=(13,13,23)H=A-\frac{1}{(-1)^2+(-1)^2+1^2}(-1,-1,1)=\left(\frac{1}{3},\frac{1}{3},\frac{2}{3}\right)
先验证命题 A. 三角形 A1BDA_1BD 的三条边方向向量可取 BD→=(−1,1,0)\overrightarrow{BD}=(-1,1,0)、A1D→=(0,1,1)\overrightarrow{A_1D}=(0,1,1) 和 A1B→=(1,0,1)\overrightarrow{A_1B}=(1,0,1). 有 A1H→=(13,13,23)\overrightarrow{A_1H}=\left(\frac{1}{3},\frac{1}{3},\frac{2}{3}\right),BH→=(−23,13,−13)\overrightarrow{BH}=\left(-\frac{2}{3},\frac{1}{3},-\frac{1}{3}\right),DH→=(13,−23,−13)\overrightarrow{DH}=\left(\frac{1}{3},-\frac{2}{3},-\frac{1}{3}\right). 于是 A1H→⋅BD→=0\overrightarrow{A_1H}\cdot\overrightarrow{BD}=0,BH→⋅A1D→=0\overrightarrow{BH}\cdot\overrightarrow{A_1D}=0,DH→⋅A1B→=0\overrightarrow{DH}\cdot\overrightarrow{A_1B}=0. 故 HH 同时在三条高上,是 △A1BD\triangle A_1BD 的垂心,命题 A 正确.
再验证命题 B. 平面 CB1D1CB_1D_1 内的两个不共线方向向量可取 B1D1→=(−1,1,0)\overrightarrow{B_1D_1}=(-1,1,0) 和 B1C→=(0,1,1)\overrightarrow{B_1C}=(0,1,1),其法向量可取 (1,1,−1)(1,1,-1). 而
AH→=(13,13,−13)\overrightarrow{AH}=\left(\frac{1}{3},\frac{1}{3},-\frac{1}{3}\right)
与该法向量平行,所以 AH⊥AH\perp 平面 CB1D1CB_1D_1,命题 B 正确.
验证命题 C. 二面角 C−B1D1−C1C-B_1D_1-C_1 是平面 CB1D1CB_1D_1 与平面 C1B1D1C_1B_1D_1 所成的角. 两个平面的法向量可分别取 n1=(1,1,−1)\boldsymbol{n}_1=(1,1,-1) 和 n2=(0,0,1)\boldsymbol{n}_2=(0,0,1). 设二面角的锐角为 φ\varphi,则
cos⁡φ=∣n1⋅n2∣∣n1∣∣n2∣=13\cos\varphi=\frac{|\boldsymbol{n}_1\cdot\boldsymbol{n}_2|}{|\boldsymbol{n}_1||\boldsymbol{n}_2|}=\frac{1}{\sqrt{3}}
从而
tan⁡φ=1−cos⁡2φcos⁡φ=2313=2\tan\varphi=\frac{\sqrt{1-\cos^2\varphi}}{\cos\varphi}=\frac{\sqrt{\frac{2}{3}}}{\frac{1}{\sqrt{3}}}=\sqrt{2}
故命题 C 正确.
最后,平面 A1B1C1D1A_1B_1C_1D_1 的方程为 z=0z=0,所以点 HH 到该平面的距离为
23≠34\frac{2}{3}\ne\frac{3}{4}
所以命题 D 错误,前三个命题为真,结论与填空处一致. \end{solution}

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